CN113897052B - 一种浇铸尼龙6复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浇铸尼龙6复合材料及其制备方法，其由己内酰胺100份、预处理的腈纶毛毡50‑100份、催化剂1‑5份、活化剂1‑5份、滑石粉1‑2份和抗氧剂1‑2份按照重量份制备而成，其中，所述预处理的腈纶毛毡为经过KH550水溶液浸润处理的腈纶毛毡。该浇铸尼龙6复合材料具有优异的隔音性能。

Description

一种浇铸尼龙6复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种浇铸尼龙6复合材料及其制备方法。

背景技术

浇铸尼龙6的相对分子质量高，比通用级尼龙6高两倍以上，约为5万～10万，因此，它的机械强度、刚性、冲击强度和硬度等机械性能比尼龙6更好。此外，它还具有结晶度高，吸水性低，尺寸稳定性和耐热性好等特点。电绝缘性能和耐化学药品性与尼龙6相当，摩擦磨损性能与聚甲醛接近。MC尼龙成型方便，可以直接浇铸，或者再经稍许切削加工制成各种制品，因而特别适用于大件、多品种和小批量制品的生产。浇铸尼龙主要用于机械工业领域，制作难于注射成型的大型制品，如大型齿轮、大型阀座、大型蜗轮以及大型轴套和轴瓦等，特别适用于制作高载荷、高速度运转的轴承。此外，还用于制造导向环、导轨、辊套、摩擦板、传送带轮、支撑台架、梭子、衬套和螺旋推进器等，也可用于制造板材、管材和棒材等。

目前噪声已成为一种主要的环境污染，声环境问题因此越来越受到人们的关注和重视。选用适当的材料进行吸音和隔音处理是噪声控制工程中最常用最基本的技术措施之一。材料吸音和材料隔音的区别在于，材料吸音着眼于声源一侧反射声能的大小，目标是反射声能要小；材料隔音着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，目标是透射声能要小。

其中，隔音是指通过某种物品把声音或噪音隔绝、隔断、分离等。材料一侧的入射声能与另一侧的透射声能相关的分贝数就是该材料的隔音量。对于隔音材料，要减弱透射声能，阻挡声音的传播，就不能如同吸音材料那样多孔、疏松、透气，相反它的材质应该是重而密实的。隔音量遵循质量定律原则，就是隔音材料的单位密集面密度越大，隔音量就越大，面密度与隔音量成正比关系。现有的隔音材料品类繁多，比较常见的有实心砖块、钢筋混泥土墙、木板、石膏板、铁板、隔音毡、纤维板等等。热塑性树脂复合材料具有产品设计自由度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀、可回收利用等特点，已逐步取代木材及金属材料得到广泛应用。现有研究中有将隔音材料制成母粒的形式填充在复合材料中从而获得一种高韧性隔音复合材料，但该材料的隔音效果非常有限。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种浇铸尼龙6复合材料及其制备方法，通过在尼龙树脂中添加预处理的腈纶毛毡以及滑石粉，提高尼龙6复合材料的隔音性能，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种浇铸尼龙6复合材料，其由己内酰胺100份、预处理的腈纶毛毡50-100份、催化剂1-5份、活化剂1-5份、滑石粉1-2份和抗氧剂1-2份按照重量份制备而成，其中，所述预处理的腈纶毛毡为经过KH550水溶液浸润处理的腈纶毛毡。

进一步的，所述的腈纶毛毡的单丝直径10-100μm，厚度1-5mm。

进一步的，所述预处理的腈纶毛毡的具体处理过程为：把腈纶毛毡置于浓度为5-10％的KH550水溶液中浸润1-2h后，取出晾干。

进一步的，所述的滑石粉为超细高白煅烧滑石粉，其粒度为12500-20000目，本发明中优选特殊粒径种类的滑石粉添加至复合材料中，起到浇铸尼龙结晶成核剂的作用，从而进一步提高复合材料的隔音效果。

进一步的，本发明中尼龙6的制备可采用本领域常规的制备方法，以己内酰胺为单体，在催化剂和活化剂的作用下反应制得，其中，催化剂和活化剂可采用本领域常规选择，这里不再一一赘述，在本发明一些示例性的实施方式中，所述的催化剂为氢氧化钠。

所述的活化剂为六亚甲基二异氰酸酯。

进一步的，本发明中采用的抗氧剂可以是本领域中的常规选择，优选的，在本发明的一些示例性的实施方式中，所述的抗氧剂为抗氧剂1098与抗氧剂168按质量比1:1的复配物。这里的复配物指的是将两种抗氧剂混合均匀制得，混合方式可不做具体限定。

本发明还提供了一种如前述任一项所述的浇铸尼龙6复合材料的制备方法，包括以下步骤：

按照重量份配比取得各组分，将预处理的腈纶毛毡裁剪后固定在模具中，密封后升温至90℃-100℃；

将己内酰胺、滑石粉、抗氧剂混合后，升温至130-140℃脱水15-20分钟，再加入催化剂与活化剂，搅拌均匀，得到混合溶液；

将所述混合溶液由模具的下口吸入模具中，浸润满模具后，升温至150-180℃，保温5-30分钟，开模，得到浇铸尼龙6复合材料。

与现有技术相比，本发明中采用预处理的腈纶毛毡填充浇铸尼龙6，并在体系中添加滑石粉，从而大幅度提高浇铸尼龙6复合材料的隔音性能，此外，该浇铸尼龙6复合材料还具有优异的抗冲击性能，其隔音量和缺口冲击强度均优于玻纤毡填充的浇铸尼龙6复合材料。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以下实施例1-3和对比例1-3中添加的各原料组分具体为：

预处理的腈纶毛毡：把腈纶毛毡置入浓度为10％的KH550水溶液中浸润1小时，取出晾干，其中，腈纶毛毡的单丝直径为80μm，厚度为2mm，生产商为南宫市茂元毛毡制品厂；

己内酰胺，其纯度高于99％，生产商德国巴斯夫；

滑石粉为超细高白煅烧滑石粉，粒度为15000目，生产商为东海富彩矿物制品公司；

催化剂氢氧化钠为白色颗粒，颗粒平均直径0.8mm，纯度大于99％，生产商山东滨化东瑞化工有限责任公司；

活化剂六亚甲基二异氰酸酯(HDI)纯度大于99％，生产商武汉华翔科洁生物技术有限公司；

抗氧剂为抗氧剂1098与抗氧剂168按质量比1:1的复配物，生产商均为德国巴斯夫公司。

需要说明的是，以上组分仅用于举例使得本发明的技术方案的实施更加清楚，其具体采用的组分并不限于以上几种或厂家，落入权利要求保护范围内的组分均可用于本发明的技术方案中以实现本发明的技术效果。此外，如无特殊说明，实施例和对比例中的份数均指重量份数。

实施例1

(1)将50份预处理的腈纶毛毡裁剪成合适的尺寸固定在模具中，密封模具，升温至90℃。

(2)将100份己内酰胺、1份滑石粉、1份抗氧剂加入反应釜中，升温至130℃，脱水20分钟，再加入1份催化剂与1份活化剂，搅拌均匀。

(3)把步骤(2)中的溶液由模具的下口吸入模具，浸润满模具后，停泵，升温至150℃，保温30分钟，开模，即可得到浇铸尼龙6复合材料。

实施例2

(1)将100份预处理的腈纶毛毡裁剪成合适的尺寸固定在模具中，密封模具，升温至100℃。

(2)将100份己内酰胺、2份滑石粉、2份抗氧剂加入反应釜中，升温至140℃，脱水20分钟，再加入5份催化剂与5份活化剂，搅拌均匀。

(3)把上述溶液由模具的下口吸入模具，浸润满模具后，停泵。升温至180℃，保温5分钟，开模，即可得到浇铸尼龙6复合材料。

实施例3

(1)将80份预处理的腈纶毛毡裁剪成合适的尺寸固定在模具中，密封模具，升温至95℃。

(2)将100份己内酰胺、2份滑石粉、2份抗氧剂加入反应釜中，升温至135℃，脱水18分钟，再加入3份催化剂与3份活化剂，搅拌均匀。

(3)把步骤(2)中的溶液由模具的下口吸入模具，浸润满模具后，停泵。升温至165℃，保温20分钟，开模，即可得到浇铸尼龙6复合材料。

对比例1

(1)将80份腈纶毛毡(未进行预处理)裁剪成合适的尺寸固定在模具中，密封模具，升温至95℃。

(2)将100份己内酰胺、2份滑石粉、2份抗氧剂加入反应釜中，升温至135℃，脱水18分钟，再加入3份催化剂与3份活化剂，搅拌均匀。

(3)把步骤(2)中的溶液由模具的下口吸入模具，浸润满模具后，停泵。升温至165℃，保温20分钟，开模，即可得到浇铸尼龙6复合材料。

对比例2

(1)将80份预处理的腈纶毛毡裁剪成合适的尺寸固定在模具中，密封模具，升温至95℃。

(2)将100份己内酰胺、2份抗氧剂加入反应釜中，升温至135℃，脱水18分钟，再加入3份催化剂与3份活化剂，搅拌均匀。

(3)把步骤(2)中的溶液由模具的下口吸入模具，浸润满模具后，停泵。升温至165℃，保温20分钟，开模，即可得到浇铸尼龙6复合材料。

对比例3

本对比例对玻纤毡进行预处理：把玻纤毡置入浓度为10％的KH550水溶液中浸润1小时，取出晾干，其中，玻纤毡为杭州汇铭复合材料有限公司生产的无碱表面毡。

(1)将预处理的80份玻纤毡裁剪成合适的尺寸固定在模具中，密封模具，升温至95℃。

(2)将100份己内酰胺、2份滑石粉、2份抗氧剂加入反应釜中，升温至135℃，脱水18分钟，再加入3份催化剂与3份活化剂，搅拌均匀。

(3)把步骤(2)中的溶液由模具的下口吸入模具，浸润满模具后，停泵。升温至165℃，保温20分钟，开模，即可得到浇铸尼龙6复合材料。

对比例4

本对比例滑石粉为普通滑石粉，粒度为2000目。

(1)将80份预处理的腈纶毛毡裁剪成合适的尺寸固定在模具中，密封模具，升温至95℃。

(2)将100份己内酰胺、2份滑石粉、2份抗氧剂加入反应釜中，升温至135℃，脱水18分钟，再加入3份催化剂与3份活化剂，搅拌均匀。

(3)把步骤(2)中的溶液由模具的下口吸入模具，浸润满模具后，停泵。升温至165℃，保温20分钟，开模，即可得到浇铸尼龙6复合材料。

对比例5

本对比例中的预处理的腈纶毛毡为把腈纶毛毡置入浓度为2％的KH550水溶液中浸润1.5小时，取出晾干。

其他原料组分和制备方法均匀实施例3相同，制得浇铸尼龙6复合材料。

实施例4

本实施例中的预处理的腈纶毛毡为把腈纶毛毡置入浓度为5％的KH550水溶液中浸润2小时，取出晾干，其中，腈纶毛毡的单丝直径为10μm，厚度为1mm；

滑石粉为超细高白煅烧滑石粉，粒度为12500目。

其他原料组分和制备方法均匀实施例3相同，制得浇铸尼龙6复合材料。

实施例5

本实施例中的预处理的腈纶毛毡为把腈纶毛毡置入浓度为7％的KH550水溶液中浸润1.5小时，取出晾干，其中，腈纶毛毡的单丝直径为100μm，厚度为5mm；

滑石粉为超细高白煅烧滑石粉，粒度为20000目。

其他原料组分和制备方法均匀实施例3相同，制得浇铸尼龙6复合材料。

将实施例1-3和对比例1-5中的浇铸尼龙6复合材料分别进行相关性能测试，测试结果见表1。

表1实施例1-3和对比例1-5中的浇铸尼龙6复合材料性能测试结果

表1中，悬臂梁缺口冲击强度按照GB/T 1843测试，样条型号为：(125.0±5.0)mm*(13.0±0.5)mm*(3.2±0.2)mm，缺口用机械加工，缺口深度(2.6±0.2)mm；

隔音量按照GB/T 19889.3进行测试。

根据表1中的测试结果可以看出，本发明使用处理后的腈纶毛毡来填充浇铸尼龙6，并在体系中添加滑石粉，从而大幅提高浇铸尼龙6的隔音性能，同时也能大幅提高其抗冲击性能。与玻纤毡填充浇铸尼龙6相比，本发明产品的隔音量及缺口冲击强度更加优异。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种浇铸尼龙6复合材料，其特征在于，其由己内酰胺100份、预处理的腈纶毛毡50-100份、催化剂1-5份、活化剂1-5份、滑石粉1-2份和抗氧剂1-2份按照重量份制备而成；

其中，所述的腈纶毛毡的单丝直径10-100µm，厚度1-5mm；所述的滑石粉为超细高白煅烧滑石粉，其粒度为12500-20000目；所述预处理的腈纶毛毡的具体处理过程为：把腈纶毛毡置于浓度为5-10%的KH550水溶液中浸润1-2h后，取出晾干。

2.如权利要求1所述的浇铸尼龙6复合材料，其特征在于，所述的催化剂为氢氧化钠。

3.如权利要求1所述的浇铸尼龙6复合材料，其特征在于，所述的活化剂为六亚甲基二异氰酸酯。

4.如权利要求1所述的浇铸尼龙6复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1098与抗氧剂168按质量比1:1的复配物。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的浇铸尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照重量份配比取得各组分，将预处理的腈纶毛毡裁剪后固定在模具中，密封后升温至90℃-100℃；

将己内酰胺、滑石粉、抗氧剂混合后，升温至130-140℃脱水15-20分钟，再加入催化剂与活化剂，搅拌均匀，得到混合溶液；

将所述混合溶液由模具的下口吸入模具中，浸润满模具后，升温至150-180℃，保温5-30分钟，开模，得到浇铸尼龙6复合材料。